DE102007045346A1

DE102007045346A1 - Oil-cooling-filter arrangement in internal combustion engine of motor vehicles, has oil supply line, heat exchanger, filter unit, bypass unit and oil-return line

Info

Publication number: DE102007045346A1
Application number: DE200710045346
Authority: DE
Inventors: Reiko Dipl.-Ing. Haase; Michael Dipl.-Ing. Hoffmann; Lionel Le Dipl.-Ing. Clech; Roland Dipl.-Ing. Noell; Markus Dipl.-Ing. Sander
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-09-22
Filing date: 2007-09-22
Publication date: 2009-01-29

Abstract

The oil-cooling-filter arrangement has an oil supply line (106), a heat exchanger (102), a filter unit (104), a bypass unit (112) and an oil-return line (110). An oil temperature controlled bypass valve (114) is provided in the bypass unit for regulating the oil flow supplied to the heat exchanger. The bypass valve is connected to the oil supply line of the bypass unit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Öl-Kühl-Filter-Anordnung.The The invention relates to an oil-cooling filter arrangement.

Aus der Praxis ist es bekannt, bei Brennkraftmaschinen und insbesondere bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen das Motoröl zu kühlen, wenn die Wärmeabfuhr aus dem Motoröl über die Ölwanne allein nicht ausreichend ist. Aus der Praxis sind sowohl Öl-Luft-Kühler als auch Öl-Kühlmittel-Kühler bekannt, wobei es aus der Praxis auch bekannt ist, Öl-Kühlmittel-Kühler mit einer Filtereinrichtung zu einer Öl-Kühl-Filter-Anordnung zusammenzufassen. Von diesem, aus der Praxis bekannten Stand der Technik geht der Oberbegriff des Anspruchs 1 aus.Out In practice, it is known in internal combustion engines and in particular in engine of motor vehicles, the engine oil to cool when the heat dissipation from the engine oil over the sump alone is insufficient. Out of practice both oil-air cooler and oil-coolant cooler known, although it is also known from practice, oil-coolant radiator with a filter device to an oil-cooling filter assembly summarize. From this, from the practice known state of Technology is the preamble of claim 1.

Ein verbrauchsgünstiger und verschleißarmer Betrieb einer Brennkraftmaschine ergibt sich nur, wenn die Temperatur des Öls, mit dem die Lager versorgt werden, im Auslegungsbereich liegt. Dementsprechend hat ein zu kaltes oder ein überhitztes Öl ungünstige Verbrauchs- und Verschleißwerte zur Folge, wobei eine Überhitzung des Öls sogar zu dessen Versagen und damit zu einem Versagen der Brennkraftmaschine führen kann.One low-consumption and low-wear operation an internal combustion engine only results when the temperature of the oil, with which the bearings are supplied, lies in the design area. Accordingly has a too cold or overheated oil unfavorable Consumption and wear results, with overheating of the oil even to its failure and thus to a failure can lead the internal combustion engine.

Ein Kühlflüssigkeitssystem für eine Brennkraftmaschine, das auch einen als Öl-Kühlmittel-Kühler ausgebildeten Ölkühler mit Kühlflüssigkeit versorgt, ist aus der DE 36 22 378 A1 bekannt, wobei gemäß dieser Schrift vorgesehen ist, auf die Temperatur des Öls über die Kühlmittelzufuhr zu dem Ölkühler Einfluss zu nehmen.A cooling fluid system for an internal combustion engine, which also supplies an oil cooler designed as an oil-cooler radiator with cooling liquid, is from the DE 36 22 378 A1 known, it being provided according to this document, to influence the temperature of the oil on the coolant supply to the oil cooler.

Aus der DE 44 00 201 A1 ist eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit Schmiermittelkühlung bekannt, welche einen als Öl-Kühlmittel-Kühler ausgebildeten Ölkühler aufweist, wobei der den Ölkühler aufweisende Ölkreislauf mit einem den Ölkühler umgehenden Bypass und einem Bypassventil versehen ist. Mit diesem Bypass und dem Bypassventil soll eine Schaltung ermöglicht werden, gemäß der zu einer Absenkung der Kühlmitteltemperatur eine kurzzeitige Überhöhung der Öltemperatur einstellbar ist. Das Bypassventil wird dementsprechend über die Temperatur des Kühlmittels gesteuert.From the DE 44 00 201 A1 is a liquid-cooled internal combustion engine with lubricant cooling is known, which has an oil cooler designed as an oil cooler, wherein the oil cooler having oil circuit is provided with an oil cooler bypass bypass and a bypass valve. With this bypass and the bypass valve, a circuit is to be made possible according to which a lowering of the coolant temperature, a short-term increase in the oil temperature is adjustable. The bypass valve is accordingly controlled by the temperature of the coolant.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Reibungsverluste in einer Brennkraftmaschine zu reduzieren und zu einer Kraftstoffersparnis beizutragen.Of the Invention is based on the object friction losses in one To reduce internal combustion engine and to a fuel economy contribute.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The Solution of this problem is inventively with the features of claim 1.

Gemäß der Erfindung ist bei einer Öl-Kühl-Filter-Anordnung mit einer Ölzuführleitung, einem Wärmetauscher, einer Filtereinrichtung, einer Bypasseinrichtung und einer Ölrücklaufleitung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgesehen, dass das Öltemperaturgesteuerte Bypassventil der Bypasseinrichtung an die Ölzuführleitung angeschlossen ist. Durch den Anschluss des öltemperaturgesteuerten Bypassventils an die Ölzuführleitung wird eine verbesserte Regelung der Öltemperatur erreicht, so dass die Öltemperatur präziser in ihrem Auslegungsbereich gehalten werden kann, was geringere Reibungsverluste und damit auch eine Kraftstoffersparnis zur Folge hat.According to the Invention is in an oil-cooling filter assembly with an oil supply line, a heat exchanger, a filter device, a bypass device and an oil return line according to the preamble of claim 1 provided that the oil temperature controlled by-pass valve of the bypass device connected to the oil supply line. By the connection of the oil temperature controlled bypass valve to the oil supply line is an improved control the oil temperature reached, so that the oil temperature can be kept more precisely in its design range, which means lower friction losses and thus fuel savings entails.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Betriebsstellung des Bypassventils ohne Fremdenergie durch die Temperatur des Öls bestimmt wird. Dadurch ist die Temperaturführung besonders ausfallsicher, und eine so aufgebaute Öl-Kühl-Filter-Anordnung lässt sich auch ohne umfangreiche Eingriffe in eine Brennkraftmaschine und deren Steuerung einem etwaig geänderten Einsatzbereich entsprechend durch schlichtes Auswechseln einer Bypassventilbaugruppe anpassen.According to one preferred embodiment of the invention it is provided that the Operating position of the bypass valve without external energy due to the temperature of the oil is determined. This is the temperature guide particularly fail-safe, and a so constructed oil-cooling filter arrangement can also be without extensive intervention in an internal combustion engine and their control of a possibly changed field of application accordingly by simply replacing a bypass valve assembly to adjust.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Bypassventil zur Regelung seiner Betriebsstellung ein Dehnstoffelement auf, was die Auslegung der Öl-Kühl-Filter-Anordnung erleichtert, denn es kann auf die umfangreichen Erfahrungen mit Dehnstoffelementen zurückgegriffen werden.According to one Another preferred embodiment of the invention, the bypass valve to regulate its operating position an expansion element on what facilitates the design of the oil-cooling filter arrangement, because it can on the extensive experience with Dehnstoffelementen be resorted to.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bypassventil in seiner geschlossenen Betriebsstellung einen Leckstromkanal aufweist. Dadurch spricht das Bypassventil auch nach langen Phasen eines Betriebes mit hoher Öltemperatur sehr schnell an, wenn die Öltemperatur absinken sollte, wodurch ein Betrieb der Öl-Kühl-Filter-Anordnung in einem sehr engen Temperaturbereich möglich ist. Dies fördert eine Reduzierung der Reibungsverluste und trägt damit zu einer Kraftstoffersparnis bei.According to one further preferred embodiment of the invention is provided that the bypass valve in its closed operating position one Has leakage current channel. As a result, the bypass valve speaks after long phases of operation with high oil temperature very much quickly when the oil temperature should drop, causing an operation of the oil-cooling filter assembly in one very narrow temperature range is possible. This promotes a reduction of the friction losses and thus contributes to a Fuel savings at.

Grundsätzlich ist es möglich, dass der Wärmetauscher der Öl-Kühl-Filter-Anordnung als Öl-Luft-Kühler ausgebildet wird. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass der Wärmetauscher ein Öl-Kühlflüssigkeits-Wärmetauscher ist, womit sich bei einer insgesamt kleinen Bauweise auch hohe Wärmeströme ableiten lassen. Darüber hinaus eröffnet die Ausgestaltung als Öl- Kühlflüssigkeits-Wärmetauscher die Möglichkeit, in einfacher weise über die Kühlflüssigkeitstemperatur auf die Öltemperatur Einfluss zu nehmen.in principle It is possible that the heat exchanger of the oil-cooling filter assembly is designed as an oil-air cooler. According to one However, particularly preferred embodiment of the invention is provided that the heat exchanger is an oil-cooling liquid heat exchanger is, which results in a total of small construction and high heat flows to derive. In addition, the design opens as an oil-coolant heat exchanger the ability to easily via the coolant temperature to influence the oil temperature.

Vorzugsweise ist die Öl-Kühl-Filter-Anordnung modular aufgebaut, wodurch sich günstige Herstellungs- und Wartungsbedingungen ergeben. Dementsprechend ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Wärmetauscher als ein losnehmbares erstes Modul ausgebildet, und es ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass die Filtereinrichtung als ein losnehmbares zweites Modul ausgebildet ist, und es ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass an der Filtereinrichtung eine Modulaufnahme vorgesehen ist, in welcher eine Bypassventilbaugruppe als losnehmbares drittes Modul einsetzbar ist.Preferably, the oil-cooling filter assembly is modular, whereby favorable Her conditions of service and maintenance. Accordingly, according to a particularly preferred embodiment of the heat exchanger is designed as a detachable first module, and it is provided according to a further preferred embodiment, that the filter device is designed as a detachable second module, and it is provided according to a further preferred embodiment that at the Filter device is provided a module receptacle, in which a bypass valve assembly can be used as a detachable third module.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.Further yield advantageous embodiments and refinements of the invention from the subclaims as well as from the description in connection with the drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Öl-Kühl-Filter-Anordnung, 1 a schematic representation of a preferred embodiment of an inventive oil-cooling filter assembly,

2 eine Ansicht auf eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Öl-Kühl-Filter-Anordnung, 2 a view of a preferred embodiment of the inventive oil-cooling filter assembly,

3 einen aufgebrochenen Ausschnitt aus 2 gemäß der Linie III in 2, 3 a broken cut out 2 according to the line III in 2 .

4 eine in der Öl-Kühl-Filter-Anordnung gemäß den 1 bis 3 verwendete Bypassventilbaugruppe in einer ersten Betriebsstellung in einem Schnitt, und 4 one in the oil-cooling filter assembly according to the 1 to 3 used bypass valve assembly in a first operating position in a section, and

5 die Bypassventilbaugruppe in 4 in einer zweiten Betriebsstellung in einem Schnitt. 5 the bypass valve assembly in 4 in a second operating position in a section.

Die in 1 schematisch dargestellte Öl-Kühl-Filter-Anordnung 100 weist einen Wärmetauscher 102 und eine Filtereinrichtung 104 auf, wobei die Öl-Kühl-Filter-Anordnung 100 über eine Ölzuführleitung 106 von einer Ölpumpe 108 mit Öl versorgt wird. In der Öl-Kühl-Filter-Anordnung 100 wird das Öl bei Bedarf in dem Wärmetauscher 102 gekühlt und in der Filtereinrichtung 104 gefiltert und danach über eine Ölrücklaufleitung 110 an die Schmierstellen einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) abgegeben.In the 1 schematically illustrated oil-cooling filter assembly 100 has a heat exchanger 102 and a filter device 104 on, with the oil-cooling filter arrangement 100 via an oil supply line 106 from an oil pump 108 is supplied with oil. In the oil-cooling filter arrangement 100 the oil is needed in the heat exchanger 102 cooled and in the filter device 104 filtered and then via an oil return line 110 delivered to the lubrication points of an internal combustion engine (not shown).

Die Öl-Kühl-Filter-Anordnung 100 weist eine Bypasseinrichtung 112 mit einem Bypassventil 114 auf, wobei das Bypassventil 114 vor dem Wärmetauscher 102 an die Ölzuführleitung 106 angeschlossen ist. 2 zeigt, dass der Wärmetauscher 102, die Filtereinrichtung 104 und die Bypasseinrichtung 112 in einer Baugruppe zusammengefasst sind, die als Öl-Modul bezeichnet werden kann, wobei diese Baugruppe als solche handhabbar ist.The oil-cooling filter arrangement 100 has a bypass device 112 with a bypass valve 114 on, with the bypass valve 114 in front of the heat exchanger 102 to the oil supply line 106 connected. 2 shows that the heat exchanger 102 , the filter device 104 and the bypass device 112 are summarized in an assembly that can be referred to as an oil module, this assembly is handled as such.

Die Bypasseinrichtung 112, die dazu dient, den dem Wärmetauscher 102 zugeführten Ölstrom zu regeln, ist in den 3 bis 5 im Detail dargestellt. Dabei ist insbesondere gezeigt, dass das Bypassventil 114 insgesamt als eine Bypassventilbaugruppe 116 ausgebildet ist, wobei das Bypassventil in eine an der Filtereinrichtung 104 ausgebildete Modulaufnahme 118 eingeschraubt ist, so dass das Bypassventil 114 ohne weiteres auch bei eingebauter Öl-Kühl- Filter-Anordnung 100 von dieser und damit der Brennkraftmaschine losnehmbar ist.The bypass device 112 , which serves to the heat exchanger 102 to regulate supplied oil flow is in the 3 to 5 shown in detail. It is shown in particular that the bypass valve 114 overall as a bypass valve assembly 116 is formed, wherein the bypass valve in one of the filter device 104 trained module recording 118 is screwed in, leaving the bypass valve 114 without further ado even with built-in oil-cooling filter arrangement 100 from this and thus the internal combustion engine is removable.

Sowohl das Gehäuse 120 des Wärmetauschers 102 als auch das Gehäuse 122 der Filtereinrichtung 104 sind als Gussteile ausgebildet. An dem Gehäuse 122 befindet sich dabei die Modulaufnahme 118 in einem Bereich, in welchem über eine Bypassöffnung 124 von der Ölzuführleitung 106 ein Bypassvolumenstrom 126 einem Filter 128 der Filtereinrichtung 104 zugeführt werden kann. Die Lage der Ölzuführleitung 106 relativ zu der Öleintrittsseite 130 der Filtereinrichtung 104 ist dabei so gewählt, dass diese direkt benachbart sind, sodass zur Ausbildung der Bypassöffnung 124 ein schlichter Wanddurchbruch ausreichend ist.Both the case 120 of the heat exchanger 102 as well as the case 122 the filter device 104 are designed as castings. On the case 122 is the module holder 118 in an area where there is a bypass opening 124 from the oil supply line 106 a bypass volumetric flow 126 a filter 128 the filter device 104 can be supplied. The position of the oil supply line 106 relative to the oil inlet side 130 the filter device 104 is chosen so that they are directly adjacent, so that the formation of the bypass opening 124 a simple wall breakthrough is sufficient.

Die Modulaufnahme 118 ist als Rohrabschnitt gestaltet, in welchen das im Wesentlichen zylindrisch als Bypassventilbaugruppe 116 ausgebildete Bypassventil 114 einschiebbar ist, wobei ein an der Modulaufnahme 118 einerseits und der Bypassventilbaugruppe 116 andererseits ausgebildetes Gewindepaar eine Festlegung der Bypassventilbaugruppe 116 in der Modulaufnahme 118 ermöglicht. Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich auch möglich, eine Bypassventilbaugruppe mit einer Flanschverbindung an der Öl-Kühl-Filter-Anordnung 100 festzulegen.The module holder 118 is designed as a pipe section in which the substantially cylindrical as a bypass valve assembly 116 trained bypass valve 114 einschiebbar, with one at the module holder 118 on the one hand and the bypass valve assembly 116 on the other hand formed threaded pair a determination of the bypass valve assembly 116 in the module holder 118 allows. In the context of the invention, it is of course also possible, a bypass valve assembly with a flange on the oil-cooling filter assembly 100 set.

Anhand der 4 und 5 ist die Funktionsweise des Bypassventils 114 besonders gut zu erkennen, wobei die Modulaufnahme 118 jeweils nur schematisch dargestellt ist. In 4 befindet sich ein Ventilkörper 132 des Bypassventils 114 in seiner zurückgeschobenen Position, sodass Öl von der Ölzuführleitung 106, welches aufgrund der Bypassöffnung 124 an einem Gehäuse 134 des Bypassventils 114 ansteht, durch Ventilöffnungen 136 praktisch ungehindert zu der Öleintrittsseite 130 der Filtereinrichtung 104 strömen kann. Dadurch umgeht praktisch der gesamte Ölstrom der Wärmetauscher 102, was bei niedrigen Öltemperaturen, d. h. bei Temperaturen unter 100°C gewünscht ist.Based on 4 and 5 is the operation of the bypass valve 114 particularly good to recognize, with the module recording 118 each is shown only schematically. In 4 there is a valve body 132 of the bypass valve 114 in its retracted position, allowing oil from the oil supply line 106 , which due to the bypass opening 124 on a housing 134 of the bypass valve 114 pending, through valve openings 136 practically unhindered to the oil inlet side 130 the filter device 104 can flow. This bypasses virtually the entire oil flow of the heat exchanger 102 What is desired at low oil temperatures, ie at temperatures below 100 ° C.

Erreicht das Öl eine Temperatur von 100°C, bewirkt ein Dehnstoffelement 138 des Bypassventils 114 einen zunehmenden Verschluss der Ventilöffnungen 136, bis bei einem Erreichen einer Temperatur von 115°C der Ventilkörper 112 die Öffnungen 136 vollständig überdeckt. Allerdings ist der Ventilkörper 132 so geformt, dass der in 5 mit Strömungspfeilen L veranschaulichte Leckstrom weiterhin an dem Dehnstoffelement 138 vorbei strömt, sodass dessen Funktionsweise sehr präzise ist. Der Leckagedurchfluss ist dabei mit 5 bis 10% des Ölvolumens bemessen, welches der Öl-Kühl-Filter-Anordnung 100 zufließt. Dementsprechend fließen bei geschlossenem Bypassventil 90 bis 95% des Ölvolumens durch den Wärmetauscher 102. Ist das Bypassventil komplett geöffnet, fließen ca. 75% des Volumens unter Umgehung des Ölkühlers 102 direkt in die Filtereinrichtung 104.When the oil reaches a temperature of 100 ° C, it causes an expansion element 138 of the bypass valve 114 an increasing closure of the valve openings 136 until, when reaching a temperature of 115 ° C, the valve body 112 the openings 136 completely covered. However, the valve body is 132 shaped so that the in 5 with flow arrows L illustrated leakage current continues to the expansion element 138 flows past, so that its operation is very precise. The leakage flow is dimensioned with 5 to 10% of the oil volume, which is the oil-cooling filter arrangement 100 accrues. Accordingly, when the by-pass valve is closed, 90 to 95% of the oil volume flows through the heat exchanger 102 , If the bypass valve is completely open, approx. 75% of the volume flows, bypassing the oil cooler 102 directly into the filter device 104 ,

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 3622378 A1 [0004]
- DE 4400201 A1 [0005]

Claims

Oil cooling filter arrangement, with an oil feed line ( 106 ), a heat exchanger ( 102 ), a filter device ( 104 ), a bypass device ( 112 ) and an oil return line ( 110 ), where in the bypass device ( 112 ) for controlling the heat exchanger ( 102 ) supplied oil flow an oil temperature-controlled bypass valve ( 114 ), characterized in that the bypass valve ( 114 ) of the bypass device ( 112 ) to the oil supply line ( 106 ) connected.

Oil-cooling filter arrangement according to claim 1, characterized in that the operating position of the bypass valve ( 114 ) is determined by the temperature of the oil without external energy.

Oil-cooling filter arrangement according to claim 2, characterized in that the bypass valve ( 114 ) for controlling the operating position an expansion element ( 138 ) having.

Oil-cooling filter arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bypass valve ( 114 ) has a leakage current channel in its closed operating position.

Oil-cooling filter arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the heat exchanger ( 102 ) is an oil-cooling liquid heat exchanger.

Oil-cooling filter arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the heat exchanger ( 102 ) is formed as a detachable first module is formed.

Oil-cooling filter arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the filter device ( 104 ) is formed as a detachable second module is formed.

Oil-cooling filter arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that on the filter device ( 104 ) a module recording ( 118 ) into which a bypass valve assembly ( 116 ) can be used as a detachable third module.